ΘΕΜΑ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ TOMEAΣ ΡΕΥΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΘΕΜΑ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Α) Αντικείμενο και διαδικασία εκπόνησης του θέματος Το Θέμα συμμετέχει σε ποσοστό 10% στην τελική αξιολόγηση του μαθήματος Υδροδυναμικές Μηχανές. Είναι ατομικό και υποχρεωτικά χειρόγραφο (εκτός από τα διαγράμματα), και θα πρέπει να έχει συγκεκριμένη δομή, όπως περιγράφεται στη συνέχεια. Αντικείμενο του Θέματος είναι η αρχική επιλογή και η διερεύνηση της λειτουργίας μιας τυποποιημένης φυγοκεντρικής αντλίας για συγκεκριμένη αντλητική εγκατάσταση με δεδομένα βασικά χαρακτηριστικά, δηλ. παροχή Q και ύψος ανύψωσης h, καθώς και δεδομένη διάταξη των σωληνώσεων αναρρόφησης και κατάθλιψης. Το πρώτο μέρος του Θέματος θα διεξαχθεί κατά ομάδες σπουδαστών που θα ανακοινωθούν, στο Εργαστήριο Προσωπικών Υπολογιστών της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών ΕΜΠ, κατά το οποίο θα γίνει επιλογή αντλίας από μία λίστα ηλεκτρονικών διευθύνσεων κατασκευαστών αντλιών, οι οποίοι διαθέτουν σχετικό λογισμικό επιλογής από τις διάφορες σειρές τυποποιημένων αντλιών τους. Η συμμετοχή στο ΕΠΥ και η παράδοση στο τέλος του σχετικού Φύλλου Εργασίας (ΦΕ) είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την εκπόνηση και παράδοση του Θέματος. Μια προεργασία και προετοιμασία από το σπίτι πριν τη συμμετοχή σας στο ΕΠΥ είναι απαραίτητη, ώστε να επαρκέσει ο χρόνος για τη συμπλήρωση του ΦΕ. Το δεύτερο μέρος του Θέματος θα ολοκληρωθεί με εργασία στο σπίτι, στην οποία θα γίνουν διάφοροι υπολογισμοί και έλεγχοι σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας της αντλίας στη συγκεκριμένη εγκατάσταση, επιλογή του ηλεκτροκινητήρα, σκαρίφημα με τις κύριες διαστάσεις του αντλιοστασίου κ.λπ., σύμφωνα με τις αναλυτικές οδηγίες που δίνονται στη συνέχεια. Εάν κατά την επεξεργασία στο σπίτι διαπιστωθούν λάθη στη συμπλήρωση του ΦΕ ή στην αρχική επιλογή της αντλίας, θα πρέπει να αναφερθούν και να διορθωθούν στο Θέμα που θα παραδοθεί τελικά. Καθοδήγηση των σπουδαστών στην επεξεργασία του Θέματος θα γίνεται την ημέρα και ώρα, που προβλέπεται στο ωρολόγιο πρόγραμμα, με έναρξη από ημερομηνία που θα ανακοινωθεί. Το Θέμα μπορεί να παραδίδεται καθημερινά (ώρες γραφείου) στο ΕΥΜ (1ος όροφος κ. Χρήστος Μανόπουλος ή 2 ος όροφος κα Έρη Μαριόλη), με τελική ημερομηνία την τελευταία ημέρα μαθημάτων του χειμερινού εξαμήνου. Μη-υποβολή του Θέματος ισοδυναμεί με βαθμό μηδέν σε αυτό. Ο βαθμός του Θέματος διατηρείται στις εξεταστικές περιόδους του τρέχοντος ακαδημαϊκού έτους, αλλά δεν μεταφέρεται σε επόμενα έτη. 1

2 Β) Βασικά δεδομένα Η γενική διάταξη της αντλητικής εγκατάστασης που θα μελετηθεί δίνεται στο Σχήμα 1. Τα υπόλοιπα δεδομένα που περιγράφουν την αντλητική εγκατάσταση είναι κοινά για όλους και δίνονται στο σχήμα ή στο κείμενο που ακολουθεί. Στην αντλητική εγκατάσταση του σχήματος τα ιδιαίτερα δεδομένα για κάθε θέμα είναι: - η διακινούμενη παροχή Q - το ύψος ανύψωσης h - το μήκος L του αγωγού κατάθλιψης Το διακινούμενο υγρό είναι νερό σε θερμοκρασία θ=15 ο C Η τιμή της παροχής Q σε m 3 /h δίνεται από την σχέση: Q = 620 K 25 όπου Κ η σειρά του πρώτου γράμματος του επωνύμου σας. Η τιμή του ύψους ανύψωσης h σε m δίνεται από την σχέση: h = Λ όπου Λ η σειρά του πρώτου γράμματος του μικρού σας ονόματος. Η τιμή του μήκους L ΑΒ σε m του αγωγού κατάθλιψης δίνεται από την σχέση: L ΑΒ = 600 Μ 5 όπου Μ ο διψήφιος ακέραιος που σχηματίζεται από τα δύο τελευταία ψηφία του ΑΜ σας. Τα ονόματα θα λαμβάνονται όπως αναφέρονται στον επίσημο κατάλογο. Παράδειγμα: Για την περίπτωση του Παπαντώνη Δημητρίου του Ευαγγέλου με ΑΜ θα είναι: Κ=16 (από το Π), Λ=4 (από το Δ) και Μ=52, οπότε λαμβάνονται: Q=610-K 25=210 m 3 /h h=5+1.5 Λ= 11 m L ΑΒ =600-Μ 5=340 m Ο αγωγός κατάθλιψης δεν είναι ευθύγραμμος. Η στάθμη z(m) του άξονα του αγωγού κατάθλιψης συναρτήσει του μήκους του, x, από την αρχή Α μέχρι το άκρο Β, περιγράφεται σε αδιαστατοποιημένη μορφή από την καμπύλη που δίνεται με τα διακριτά σημεία του πίνακα: x/l AB 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 (z-z A )/(z B -z A ) 0,0 0,25 0,25 0-0,3-0,5-0,2 0,1 0,4 0,7 1,0 Οι τιμές των z A και z B προκύπτουν από τη διάταξη της εγκατάστασης και τα εξής δεδομένα: z A = z Ε =100 m και z B =z Ε +h-2 m. 2

3 Διάταξη της αντλητικής εγκατάστασης Γ) Λοιπά στοιχεία της αντλητικής εγκατάστασης α) Καθορισμός των διαμέτρων Οι διάμετροι σε μία σωλήνωση καθορίζονται με οικονομοτεχνικά κριτήρια. Στην περίπωση μίας απλής αντλητικής εγκατάστασης, όπως αυτή του θέματός σας, αρκεί η εφαρμογή απλούστερων κριτηρίων, όπως για παράδειγμα ο καθορισμός της μέσης ταχύτητας στη σωλήνωση συναρτήσει της παροχής. Στον πίνακα 1 που ακολουθεί δίνονται συνιστώμενες τιμές της μέσης ταχύτητας της ροής στην σωλήνωση κατάθλιψης συναρτήσει της διακινούμενης παροχής Q. Πίνακας 1 Συνιστώμενες τιμές της ταχύτητας στον σωλήνα κατάθλιψης Q (m 3 /h) 2,5 7, c (m/sec) 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,9 Για τιμές της παροχής διαφορετικές από αυτές του πίνακα θα πρέπει να γίνει γραμμική παρεμβολή. 3

4 Πίνακας 2 Τυποποιημένες ονομαστικές (DN) και αντίστοιχες εσωτερικές διάμετροι d (mm) χαλύβδινων σωλήνων DN d (mm) DN d (mm) DN d (mm) 10 13, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,8 Από τη μέση ταχύτητα της ροής προκύπτει μία αρχική τιμή της εσωτερικής διαμέτρου d του σωλήνα κατάθλιψης. Όμως οι διάμετροι των σωλήνων είναι τυποποιημένες. Στον πίνακα 2 δίνονται ονομαστικές τυποποιημένες διάμετροι DN, καθώς και οι αντίστοιχες τιμές της εσωτερικής διαμέτρου d (έχει ληφθεί υπόψη μία ονομαστική τιμή του πάχους του τοιχώματος). Η διάμετρος της σωλήνωσης αναρρόφησης θα ληφθεί τουλάχιστον ένα μέγεθος μεγαλύτερη από αυτή της σωλήνωσης κατάθλιψης. Σε κάθε περίπτωση, θα πρέπει η μέση ταχύτητα της ροής σε αυτήν να μην ξεπερνά τα 2 m/sec. Μετά την επιλογή των διαμέτρων υπολογίζεται η μέση τιμή της ταχύτητας στη σωλήνωση αναρρόφησης και στη σωλήνωση κατάθλιψης. β) Υπολογισμός του ολικού ύψους Η Για τον καθορισμό του ολικού ύψους Η της αντλίας θα πρέπει να υπολογισθούν οι υδραυλικές απώλειες δh για την διακινούμενη παροχή Q, δεδομένου ότι : Η=h+δh Οι υδραυλικές απώλειες δh είναι το άθροισμα των υδραυλικών απωλειών δh α της σωλήνωσης αναρρόφησης και των υδραυλικών απωλειών δh κ της σωλήνωσης κατάθλιψης, δηλ. δh =δh α +δh κ Οι υδραυλικές απώλειες δh μίας σωλήνωσης είναι το άθροισμα των γραμμικών δh L και εντοπισμένων απωλειών δh S : δh= δh L +δh S Γραμμικές απώλειες δh L Υπολογίζονται από την σχέση Darcy-Weisbach: 2 L c h L d g στην οποία λ είναι ο συντελεστής γραμμικών απωλειών, η τιμή του οποίου προκύπτει συναρτήσει της τιμής του αριθμού Reynolds R e της ροής και της σχετικής τραχύτητας ε s =ε/d, όπου - ε=0,20 mm, μία ενδεικτική μέση τιμή της επιφανειακής τραχύτητας. - L το μήκος της σωλήνωσης - c μέση ταχύτητα της ροής - d η εσωτερική διάμετρος του σωλήνα - g=9,81 m/sec 2 η επιτάχυνση της βαρύτητας 4

5 Η τιμή του συντελεστή γραμμικών απωλειών λ λαμβάνεται από το διάγραμμα Moody ή από συσχετίσεις, συναρτήσει του αριθμού Reynolds και της σχετικής τραχύτητας. Εντοπισμένες απώλειες, δh S Οι εντοπισμένες απώλειες κάθε σωλήνωσης είναι το άθροισμα της υδραυλικής αντίστασης δh S που προκαλεί κάθε ένα εξάρτημα ή διαμόρφωση της σωλήνωσης. H υδραυλική απώλεια ενός εξαρτήματος εκφράζεται σε mσυ ως: 2 c δh S =ζ 2g όπου c μέση ταχύτητα της ροής της σωλήνωσης και ζ συντελεστής εντοπισμένων απωλειών. ως εντοπισμένες αντιστάσεις θα ληφθούν οι ακόλουθες: στη σωλήνωση αναρρόφησης : στη σωλήνωση κατάθλιψης έως το Α : στο τμήμα ΑΒ: ένα (1) στόμιο αναρρόφησης και μία (1) βάννα πλήρως ανοικτή μία (1) βαλβίδα αντεπιστροφής μία (1) βάννα πλήρως ανοικτή και οκτώ (7) καμπύλες 90 ο Η κινητική ενέργεια c 2 /2g της δέσμης που εισέρχεται στην πάνω δεξαμενή θα πρέπει να θεωρηθεί ως απώλεια της σωλήνωσης κατάθλιψης (δηλ. θεωρείται ως μία εντοπισμένη αντίσταση με ζ=1,0). Στον πίνακα 3 δίνονται ενδεικτικές τιμές του συντελεστή ζ εντοπισμένων απωλειών των εξαρτημάτων που απαρτίζουν την συγκεκριμένη αντλητική εγκατάσταση. Πίνακας 3 Συντελεστής ζ εντοπισμένων απωλειών Εξάρτημα ζ Βάννα (συρταρωτή) 0,15 Βαλβίδα αντεπιστροφής 0,30 Στόμιο αναρρόφησης 0,50 Καμπύλη 90 ο 0,51 Δ) Επιλογή της αντλίας Η επιλογή της αντλίας θα γίνει κατά το πρώτο μέρος επεξεργασίας του Θέματος στο ΕΠΥ, κατά τη διάρκεια του οποίου θα συμπληρωθεί ατομικό Φύλλο Εργασίας (ΦΕ) από κάθε σπουδαστή, όπως δίνεται παρακάτω. Η επιλογή θα γίνει ελεύθερα από μια λίστα κατασκευαστών αντλιών, σύμφωνα με τις οδηγίες που υπάρχουν στο ΦΕ, με βάση την παροχή Q και το ολικό ύψος Η της αντλίας. Για τον υπολογισμό του Η απαιτείται η επιλογή διαμέτρων των αγωγών και ο υπολογισμός των υδραυλικών απωλειών της σωλήνωσης. Η προεργασία αυτή να έχει γίνει πριν τη συμμετοχή σας στο ΕΠΥ, ώστε να επαρκέσει ο χρόνος για τη συμπλήρωση του ΦΕ. 5

6 Εάν στο επιθυμητό σημείο λειτουργίας (Η,Q) δεν αντιστοιχεί καμμία αντλία των διαγραμμάτων επιλογής ενός κατασκευαστή, μπορείτε να εξετάσετε: o την εγκατάσταση z ταυτόσημων αντλιών που θα λειτουργούν παράλληλα, κάθε μία με Q = Q/z, είτε o την εγκατάσταση z ταυτόσημων αντλιών που θα λειτουργούν εν σειρά, κάθε μία με Η = Η/z Στις περιπτώσεις αυτές συνεχίζετε την επιλογή της αντλίας και την όλη επεξεργασία του Θέματος θεωρώντας τις τιμές Q και Η. Η διάταξη των πολλαπλών αντλιών θα φανεί μόνο στο σκαρίφημα και τις ολικές διαστάσεις του αντλητικού συγκροτήματος (βλ. Ε-10 παρακάτω). Ε) Δομή και περιεχόμενο της Έκθεσης Η Έκθεση που θα παραδώσετε θα πρέπει να έχει την παρακάτω δομή, στην οποία να περιέχονται και να περιγράφονται-σχολιάζονται τα ακόλουθα (σε παρένθεση δίνεται η συμμετοχή κάθε κεφαλαίου στη συνολική βαθμολογία της Έκθεσης): 1 Εξώφυλλο, που να περιέχει τα εξής στοιχεία: Σχολή, Μάθημα, Ακαδημαϊκό έτος, Ονοματεπώνυμο, ΑΜ, Ημερομηνία παράδοσης, και τις παραμέτρους σας Κ, Λ και Μ. 2 Εισαγωγή (15%) - Σύντομη περιγραφή του προβλήματος και της διαδικασίας εκπόνησης του Θέματος - Τα προσωπικά σας δεδομένα Q, h και L, και το ολικό ύψος της αντλίας H. - Τύποι αντλιών που θα μπορούσαν να είναι κατάλληλοι για την αντλητική εγκατάσταση και τα δεδομένα αυτά (στοιχεία από βιβλιογραφία, με φωτογραφίες κλπ.) - Κάποια αιτιολόγηση επιλογής της συγκεκριμένης αντλίας (π.χ. β. απόδοσης, κλίση χαρακτηριστικής κλπ.), με αναφορές στη βιβλιογραφία. 3 Επιλογή Αντλίας (αναλυτική παρουσίαση του ΦΕ) (30%) - Επιλογή της διαμέτρου των σωλήνων αναρρόφησης και κατάθλιψης (5%) - Υπολογισμός των υδραυλικών απωλειών των σωληνώσεων αναρρόφησης και κατάθλιψης, καθώς και του ολικού ύψους στο επιθυμητό σημείο λειτουργίας (10%) - Επιλογή της αντλίας και της διαμέτρου που θα τροχισθεί η πτερωτή της (5%) - Σχεδίαση των χαρακτηριστικών καμπυλών Q-H, Q-η και Q-Ν (ισχύς) σε διάγραμμα, με χρήση λογισμικού (π.χ. Excel) (10%) 4 Διανομή πίεσης στον αγωγό κατάθλιψης (10%) Χάραξη διαγράμματος στο οποίο θα σχεδιάζεται η μηκοτομή του αγωγού, δηλαδή η υψομετρική στάθμη του αγωγού (σε m) ως συνάρτηση της αδιάστατης απόστασης από την αρχή Α (x/l AB ), σύμφωνα με τα δεδομένα. Στο ίδιο διάγραμμα, να σχεδιαστεί και η γραμμή ολικής ενέργειας στο σημείο λειτουργίας, καθώς και η πιεζομετρική γραμμή. Από το διάγραμμα αυτό να προσδιοριστούν στη συνέχεια τα σημεία του αγωγού κατάθλιψης στα οποία αναπτύσσεται η μέγιστη και η ελάχιστη μανομετρική πίεση (δηλ. η διαφoρά μεταξύ πιεζομετρικής γραμμής και υψομετρικής στάθμης του αγωγού). 5 Ένδειξη του μανομέτρου στην κατάθλιψη (5%) Στο σημείο λειτουργίας της αντλητικής εγκατάστασης να υπολογισθεί η ένδειξη του μανομέτρου (σε bar) που είναι τοποθετημένο στην κατάθλιψη της αντλίας (βλ. σχηματική διάταξη της αντλητικής εγκατάστασης). 6

7 6 Στάθμη τοποθέτησης της αντλίας (5%) Έλεγχος της λειτουργίας της αντλίας ως προς σπηλαίωση και καθορισμός της μέγιστης επιτρεπόμενης στάθμης τοποθέτησης της αντλίας, z e, για την οποία η λειτουργία της αρχίζει να είναι επισφαλής ως προς σπηλαίωση. 7 Αλλαγή σημείου λειτουργίας (10%) Χάραξη στο διάγραμμα Q-H της αντλίας της νέας χαρακτηριστικής της σωλήνωσης, όταν η στάθμη της άνω δεξαμενής αυξηθεί κατά 3,0 m, και προσδιορισμός του νέου σημείου λειτουργίας (παροχή, ολικό ύψος, βαθμός απόδοσης και ισχύς αντλίας). 8 Επιλογή του ηλεκτροκινητήρα (5%) Επιλέγεται ηλεκτροκινητήρας ασύγχρονος βραχυκυκλωμένου δρομέα, ο τύπος δηλαδή που επιλέγεται στις συνήθεις εφαρμογές. Ο ηλεκτροκινητήρας θα έχει την ίδια ταχύτητα περιστροφής με την αντλία που επελέγη. Εάν ο κατασκευαστής της αντλίας παρέχει και τα στοιχεία του κινητήρα της (ισχύς και διαστάσεις), επιλέξτε αυτόν. Διαφορετικά, μπορείτε να τον επιλέξετε από τους πίνακες τυποποιημένων κινητήρων βραχυκυκλωμένου δρομέα που δίνονται ενδεικτικά στα αρχεία ΜOTORS-1.pdf, ΜOTORS-2.pdf και ΜOTORS-3.pdf. Mπορείτε ακόμη να ανατρέξετε σε καταλόγους άλλων κατασκευαστών που θα βρείτε στο διαδίκτυο, αρκεί να αναφέρετε τη σχετική διεύθυνση στην εργασία σας. Για λόγους ασφαλείας, πχ. στην περίπτωση μικρότερων υδραυλικών απωλειών, οπότε αυξάνεται η παροχή και η ισχύς της αντλίας, και για μεγαλύτερη επιτάχυνση κατά τη φάση της εκκίνησης της αντλητικής εγκατάστασης, επιλέγεται ηλεκτροκινητήρας με ονομαστική ισχύ μεγαλύτερη από αυτή που απορροφά η αντλία κατά ένα περιθώριο ασφαλείας, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 4 Συνιστώμενες τιμές του περιθωρίου ασφαλείας της ονομαστικής ισχύος του ηλεκτροκινητήρα συναρτήσει της απορροφούμενης ηλεκτρικής ισχύος Απορροφούμενη ισχύς N (KW) Περιθώριο ασφαλείας (%) μέχρι 5,5 25 μέχρι μέχρι μεγαλύτερη των Διαμόρφωση της αντλητικής εγκατάστασης (10%) Από τα σχέδια του κατασκευαστή της αντλίας και τους πίνακες διαστάσεων των ηλεκτροκινητήρων (αρχείο MOTORS.PDF, σελ. 3 έως 8) που επιλέξατε, προκύπτουν οι ολικές διαστάσεις του αντλητικού συγκροτήματος. Να σχεδιάσετε σε μία σελίδα (Α4) ένα απλό σκαρίφημα του αντλητικού συγκροτήματος, σε όψη και κάτοψη, στο οποίο θα δίνονται οι μόνο οι ολικές διαστάσεις των βασικών στοιχείων του εξοπλισμού (όχι σχεδιαστικές λεπτομέρειες), καθώς και οι θέσεις των βαννών και της βαλβίδας αντεπιστροφής. Σκοπός του σκαριφήματος είναι να προκύψουν οι ολικές διαστάσεις και η διάταξη του αντλιοστασίου, του χώρου δηλαδή που θα στεγάζει τον εξοπλισμό που επιλέξατε. 7

8 10 Συμπεράσματα (10%) Σύνοψη των κυριότερων αποτελεσμάτων σε κάθε βήμα. Αναφορά τυχόν προβλημάτων στην επεξεργασία του Θέματος ή/και προτάσεις για βελτιώσεις και προσθήκες. 11 Βιβλιογραφικές αναφορές Η Έκθεσή σας θα πρέπει να είναι καθαρογραμμένη και επιμελημένη. Βαθμολογείται η σαφήνεια και πληρότητα των περιγραφών, η ορθότητα των υπολογισμών, η ποιότητα των διαγραμμάτων και η συνολική εικόνα και εμφάνιση της Έκθεσης. Εάν το ΦΕ που θα παραδώσετε στο ΕΠΥ δεν είναι σωστό, μπορείτε να αλλάξετε την επιλογή αντλίας και τους σχετικούς υπολογισμούς στην τελική σας Έκθεση, αφού αιτιολογήσετε τη διαφοροποίηση αυτή. ΠΡΟΣΟΧΗ: Ο τελικός βαθμός του Θέματος θα προκύψει ως άθροισμα της βαθμολογίας του ΦΕ που θα παραδοθεί στο ΕΠΥ, με βαρύτητα 25%, και της τελικής Έκθεσης, με βαρύτητα 75%. Οι αναλυτικοί υπολογισμοί για το (Α) μέρος του ΦΕ (παροχής, ύψους ανύψωσης, απωλειών σωλήνωσης και ολικού ύψους) θα πρέπει να έχουν γίνει από το σπίτι, ώστε να έχετε αρκετό χρόνο για την επιλογή της αντλίας και την ολοκλήρωση του ΦΕ στο ΕΠΥ. 8

9 ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Ε.Μ.Π. ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΜΑ Ημερομηνία: Επώνυμο Όνομα ΑΜ Υπογραφή Κ = Λ = Μ = Α) Υπολογισμός παροχής, ύψους ανύψωσης, απωλειών σωλήνωσης, ολικού ύψους αντλίας (συνοπτικά) Q [m 3 /h] h [m] δh [m] H [mσυ] B) Επιλογή τυποποιημένης αντλίας Κατασκευαστής (όνομα, web site): Τύπος Μοντέλο/μέγεθος Αριθμός σύνδεση Στροφές [rpm] Διάμετρος πτερωτής NPSHr ΚΣΛ (BEP) Q [m 3 /h] H [mσυ] η [%] Ν [kw] ΣΛ Q [m 3 /h] H [mσυ] η [%] Ν [kw] Πρόσθετα στοιχεία: Γ) Σχεδίαση χαρακτηριστικών καμπυλών λειτουργίας της αντλίας και της σωλήνωσης H Q m 3 /h H mσυ η % Η Σ mσυ η Q Q 9

10 ΟΔΗΓΙΕΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΣΗΣ ΤΟΥ ΦΕ Συμπληρώστε το ονοματεπώνυμο και τον αριθμό μητρώου σας και υπογράψτε το έντυπο. Σημειώστε τις τιμές των συντελεστών Κ, Λ και Μ (Κ: σειρά πρώτου γράμματος του επωνύμου, Λ: σειρά πρώτου γράμματος του ονόματός σας, Μ τα 2 τελευταία ψηφία του κωδικού σας). Α) Υπολογισμός παροχής, ύψους ανύψωσης, απωλειών σωλήνωσης και ολικού ύψους αντλίας (Συστήνεται να έχετε ήδη κάνει τους υπολογισμούς αυτούς από το σπίτι) Ακολουθείστε τις οδηγίες στην εκφώνηση του Θέματος (courseware.mech.ntua.gr), ώστε να: βρείτε την παροχή Q, το γεωμετρικό ύψος h, και το μήκος της σωλήνωσης L AB, που αντιστοιχούν στις τιμές των παραμέτρων Κ, Λ και Μ. επιλέξετε τη διάμετρο του αγωγού κατάθλιψης και του αγωγού αναρρόφησης. υπολογίσετε τις γραμμικές και τις εντοπισμένες απώλειες της σωλήνωσης. υπολογίσετε το ολικό ύψος της αντλίας, Η. εκφράσετε τη χαρακτηριστκή της σωλήνωσης στη μορφή Η Σ = h + ζ Q 2 (βρείτε το ζ). Στο Φύλλο Εργασίας περιγράψτε συνοπτικά τα παραπάνω βήματα και σημειώστε τα τελικά μεγέθη. Β) Επιλογή τυποποιημένης αντλίας (Β1 ή Β2, Μπορείτε να έχετε ήδη επιλέξει αντλία από το σπίτι) Β1: Από μια λίστα κατασκευαστών 1. Μπείτε στην ιστοσελίδα: flo.com/ και επιλέξτε Θα εμφανιστεί κατάλογος με διάφορους κατασκευαστές αντλιών. 2. Επιλέξτε κάποιον κατασκευαστή. Μπορεί να σας ζητηθεί να δώσετε ένα ή να κάνετε εγγραφή, ώστε να αποκτήσετε πρόσβαση στη βάση δεδομένων του μέσω του λογισμικού ή και στον ιστότοπό του. 3. Ο κατασκευαστής σας θα πρέπει να περιλαμβάνει στα προϊόντα του κάποια από τις παρακάτω κατηγορίεςτύπους αντλιών: Centrifugal pumps, ANSI pumps, ISO pumps, και επιλέξτε κατά προτίμηση γενικής εφαρμογής ανλτίες: single stage, end suction, long coupled ή multistage horizontal, και μόνο εάν δεν υπάρχουν οι προηγούμενοι τύποι, κάποιες ειδικότερες αντλίες (in line, self priming, split case κ.λ.π.) 4. Στην αρχική σελίδα του κατασκευαστή επιλέξτε συχνότητα συγχρονισμού 50 Hz και Μετρικό σύστημα μονάδων (μπορεί να χρειαστεί να ανοίξτε πρώτα την καρτέλα «My profile») 5. Επιστρέψτε στην καρτέλα «Catalogs» και πατήστε «start pump selection». Σε περίπτωση που εμφανιστεί το μήνυμα: «the selected catalog is not available at 50 Hz», επιλέξτε άλλον κατασκευαστή. 6. Στην επόμενη οθόνη εισάγετε την παροχή και το ολικό ύψος της αντλίας. Επίσης, πριν πατήσετε «search», μπορείτε να δείτε το εύρος λειτουργίας κάθε διαθέσιμου τύπου («range charts...»), ώστε να επιλέξετε εκείνον(ους) που καλύπτουν τις απαιτήσεις σας. 7. Στην επόμενη οθόνη θα εμφανιστούν διάφοροι τύποι αντλιών που είναι κατάλληλοι για την εφαρμογή σας. Ελέγξτε ποια αντλία δίνει τον υψηλότερο βαθμό απόδοσης (στήλη Eff(%)) στο σημείο λειτουργίας που ζητήσατε. Η στήλη Dia δίνει τη διάμετρο που θα τροχιστεί η πτερωτή και η στήλη BEP(%) δίνει το ΚΣΛ που θα έχει η τροχισμένη πτερωτή. 8. Αφού επιλέξετε, θα εμφανιστούν τα διαγράμματα των χαρακτηριστικών καμπυλών της συγκεκριμένης αντλίας, μαζί με τις τιμές των διαφόρων βασικών μεγεθών της (στροφές, διάμετρος, ύψος, β. απόδοσης, ισχύς, NPSHr κλπ.). Η έντονη καμπύλη Q H είναι η τελική χαρακτηριστική της αντλίας σας. 9. Πριν κάνετε την τελική επιλογή σας, δείτε εάν ο κατασκευαστής παρέχει κάποιο αρχείο με τις βασικές γεωμετρικές διαστάσεις τουλάχιστον της αντλίας (π.χ. αν υπάρχει η καρτέλα «Documents»). Αν όχι, αναζητήστε το αρχείο αυτό (για τον συγκεκριμένο τύπο αντλίας) πηγαίνοντας στον ιστότοπο του κατασκευαστή (π.χ. μέσω του Google). Αν δεν καταφέρετε να το βρείτε, θα χρειαστεί να επιλέξετε άλλον κατασκευαστή, επιστρέφοντας στο βήμα Σημειώστε τον κατασκευαστή και τα βασικά στοιχεία και μεγέθη της αντλίας που επιλέξατε στον πίνακά του ΦΕ σας (εάν κάποιο δεν δίνεται, υπολογίστε το ή εκτιμήστε το από το διάγραμμα). Επίσης, σημειώστε τυχόν πρόσθετα στοιχεία σχεδιασμού από το μενού «design notes» 10

11 Η παρακάτω είναι μια ενδεικτική εικόνα του τελικού διαγράμματος χαρακτηριστικών της αντλίας που βλέπετε όταν επιλέγετε από τη λίστα flo.com/, με διάφορες επεξηγήσεις: link κατασκευαστή επιλογή «documents» Τύπος και μέγεθος αντλίας / στροφές και διάμετρος πτερωτής Η τελικά τροχισμένη διάμετρος πτερωτής Το ΚΣΛ της πτερωτής σας Το ΣΛ που ζητήσατε Β2: Από τις ιστοσελίδες άλλων κατασκευαστών, όπως π.χ.: pumps.com/pump selection software/129 en/pumpselection/ksb EasySelect/ selection.grundfos.com/ com/tools and Resources/Pump Selection System/ ή άλλου κατασκευαστή που θα βρείτε στο διαδίκτυο, στις οποίες θα αναζητήσετε τα διαγράμματα χαρακτηριστικών και δεδομένα παρόμοια με εκείνα που περιγράφονται στο Β1. Γ) Σχεδίαση χαρακτηριστικών καμπυλών λειτουργίας 1. Από το διάγραμμα του κατασκευαστή επιλέξτε διάφορες τριάδες σημείων Q H η επάνω στην καμπύλη Q H που αντιστοιχεί στην επιλογή σας, και σημειώστε τις στον σχετικό Πίνακα του ΦΕ. Επίσης, υπολογίστε και συμπληρώστε στην τελευταία στήλη τις αντίστοιχες τιμές του Η Σ (βλ. υπόδειξη παρακάτω). 2. Περάστε τα σημεία στα διπλανά διαγράμματα και σχεδιάστε προσεγγιστικά τις καμπύλες Q H, Q η και Q H Σ 3. Βρείτε και επαληθεύστε στα διαγράμματά σας το σημείο λειτουργίας (παροχή ύψος β. απόδοσης) της αντλίας σας. Υπόδειξη: Ο υπολογισμός και η σχεδίαση της χαρακτηριστικής της σωλήνωσης γίνεται με βάση τη σχέση: Η Σ = h + ζ Q 2 όπου ζ είναι ο (σταθερός) συντελεστής απωλειών της σωλήνωσης, που μπορείτε να τον υπολογίσετε από τη σχέση αυτή, θέτοντας τις δεδομένες τιμές Q, h, και το ολικό Η που υπολογίσατε (για Η Σ = Η). 11